capitulo 3 - tratamiento del aire y filtros
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TRATAMIENTO DE AIRE
Profesor: Miguel Villalobos
TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO
Aire comprimido
Clasificación de la calidad de aire comprimido
Generación de aire comprimido
Preparación de aire comprimido
Equipos
En neumática la energía es generada por el aire comprimido.
Este se obtiene mediante el uso de compresores para comprimir aire a presión atmosférica desde 1/7 a ½ de su volumen.
La energía liberada cuando la presión es librada puede llevar a cabo varias funciones:
Aire comprimido
Movimientos lineares > Cilindros
Movimientos rotatorios > Actuadores giratorios, motores
Funciones de conmutación > Válvulas
Medio de transporte > Pintado, barnizado, arenando
Con el propósito de asegurar estas funciones, varios requerimientos se han establecido para el aire comprimido Estos deben tomar en cuenta las características de diseño y las condiciones medio ambientales involucradas:
Aire seco para equipos sensibles.
Aire libre de aceite para el sector de control.
Aire estéril para uso medicinal y alimenticio.
Aire lubricado para actuadores lineales rápidos.
Aire comprimido
Dependiendo de la localización geográfica y de las condiciones ambientales, el aire contiene mayor o menor proporción de contaminación en forma de polvo, hollín, suciedad, gases, bacterias y humedad, todos ellos concentrados al comprimirse el aire.
Durante el proceso de compresión, partículas metálicas, aceite carbonizado y aerosoles son generados en el compresor.
Durante el transporte de aire en las tuberías es posible que existan partículas de óxidos, costras, residuos de soldadura y sellantes
Aire comprimido
En los sistemas neumáticos se debe asegurar que las sustancias dañinas sean reducidas al mínimo.
A largo plazo, el desempeño confiable de los equipos depende de la calidad del aire comprimido.
Aire comprimido
Calidad del aire comprimido
Por conveniencia práctica, se ha adoptado una clasificación en cuanto a la calidad del aire comprimido.
Según ISO y PNEUROP esta clasificación se divide en:
Partículas sólidas.
Contenido de agua.
Contenido de aceite.
Clase Tamaño de partículas permitidas [micrones]
Concentración máxima de partículas [mg/m3]
1 0.1 0.1
2 1 1
3 5 5
4 50 S/E
Partículas sólidas
Calidad del aire comprimido
Clase Punto de rocio a presión
1 -20ºC
2 +2ºC
3 +10ºC
Contenido de agua
Calidad del aire comprimido
Clase Contenido máximo permitido [mg/m3]
1 Aire libre de aceite
2 0.01
3 0.1
4 1.0
5 5
6 25
Contenido de aceite
Calidad del aire comprimido
Aplicación Partículas sólidas
Contenido de agua
Contenido de aceite
Industria Farmaceútica
1 1 2
Equipo minero 3 2 6
Pintado 2 1 5
Industria alimenticia 3 3 3
Aire de servicio 4 3 6
Herramientas neumáticas
3 3 6
Requerimientos de calidad para aplicaciones típicas
Calidad del aire comprimido
Generación de aire comprimido
Dos principios son usados para generar aire comprimido:
Principio de desplazamiento El aire es comprimido por pistones reciprocantes, por diafragmas o tornillos.
Principio de flujo El aire es captado y acelerado por un impulsor . La energía de velocidad que
ha sido introducida, es convertida en presión.
Niveles de presión:
Los elementos neumáticos han sido diseñados para trabajar a presiones máximas de 8 a 10 bar.
Para una operación económica se debe trabajar a 6 bar.
Las pérdidas entre la generación y el punto final debe ser de 0.1 a 0.5 bar.
El compresor debe generar 6.5 a 7 bar
Generación de aire comprimido
Cuando ocurren fluctuaciones de demanda se debe instalar un pulmón de aire para estabilizar la red y tener un reserva de aire siempre disponible.
Generación de aire comprimido
La ubicación y el tipo de compresor influye en
gran manera en la cantidad de partículas,
aceite y agua que son introducidas en el
sistema es por esto que el aire comprimido se
debe preparar adecuadamente para prevenir
daños en los equipos conectados a la red.
Una deficiencia en la preparación del aire
comprimido conducirá a:
Preparación de aire comprimido
Rápido desgaste de los sellos, o-rings y
partes móviles en los cilindros y válvulas.
Válvulas de control con restos de aceite
en el cuerpo.
Silenciadores contaminados.
Alto nivel de condensado en el filtro de
aire y la línea.
Preparación de aire comprimido
Por qué aire comprimido seco?
El aire contiene una proporción de humedad en forma de vapor de agua. A más alta temperatura mayor la cantidad de vapor de agua que puede contener expresada en % de humedad relativa.
Si se alcanza un 100% de saturación a una determinada temperatura, comienza la precipitación de gotas de agua.
Preparación de aire comprimido
Ejemplo:
Un compresor de una capacidad de 3000 scfm y 3 turnos, con condiciones de succión de 24ºC y 75 % de humedad relativa, absorve 1 lb de agua por cada 1000 ft3 de aire atmosférico. Genera 540 gal/día de agua. Un post-enfriador a 37.7ºC removerá 63% de la humedad [340 gal] y 200 gal. permaneceran en el sistema. Posteriores enfriamientos en las tuberías generaran mayor condensación.
Preparación de aire comprimido
Secador frigorífico de
aire El aire pasa por un
intercambiador de calor a
través del cual circula un
refrigerante. Es así que es
posible alcanzar puntos de
rocío entre 2ºC y 5ºC.
Antes de que el aire ingrese a la
red, este es calentado
nuevamente lo que le permite
absorber humedad.
Preparación de aire comprimido
Eliminación de aceite.
Debido al calor generado por la compresión, el aceite lubricante es
expulsado y carbonizado. Esto conduce a una acción abrasiva
que deteriora las válvulas y cilindros.
El aceite es también depositado en las tuberías y después de un
tiempo este es absorbido por el flujo.
Las tuberías para ser descontaminadas deben ser desmontadas.
Este problema se debe solucionar especificando el filtro de acuerdo
a la clase de calidad de aire segun ISO y PNEUROP.
Preparación de aire comprimido
FILTROS
Por que se necesita tener aire con tratamiento?
En promedio, un compresor absorbe hasta 190 millones de partículas de suciedad, hidrocarbonos, virus, bacterias por cada metro cubico de aire atmosférico.
El compresor por si solo puede solamente remover una parte de las partículas de suciedad, la mayoría de la polución permanece en el aire comprimido.
FILTROS
LO ANTERIOR SIGNIFICA QUE PARA LA MAYORIA DE LAS APLICACIONES EL TRATAMIENTO DE AIRE COMPRIMIDO ES NECESARIO O INDISPENSABLE.
FILTROS
Esquemas de filtrado, considerando:
Para aplicaciones especificas según norma ISO 8573-1
Tratamiento del aire comprimido con secador frigorífico (punto de rocío +3 C)
FILTROS
Categorías indicadas en el gráfico:
FILTROS
FILTROS DE LINEA
Características:
Microfiltro de 1 micra para prefiltrado y protección. Y microfiltro 0.01 micras.
Drenaje automático.
Protección metálica con manómetro diferencial.
Conexiones hasta G1
Eficiencia: 99.9999%
Caudal: 2600 lt/min
Equipos
FILTRO – REGULADOR DE
PRESION Capacidad: 5 o 40 micras.
Presión constante de trabajo.
Con purga manual y automática.
Equipos
FILTRO
Capacidad: 5 o 40 micras.
Presión constante de trabajo.
Con purga manual y automática.
Equipos
REGULADOR DE PRESION
Alto caudal
2 niveles de presión 7 y 12 bar
Manómetro incluido.
Equipos
LUBRICADOR
PROPORCIONAL
Genera niebla de aceite
lubricante.
Alto caudal.
Relleno de aceite por
alimentación superior.
Equipos
UNIDAD DE MANTENIMIENTO
Combinación de filtro – regulador y lubricador proporcional.
Equipos
UNIDAD COMBINADA
Modular.
Amplio rango.
Equipos
SECADOR A MEMBRANA Datos Técnicos:
Punto de rocío: STD 40°C
ECO 20°C
Caudal (l/min) ECO1 50 STD1
40
ECO2 100 STD2 80
ECO3 200 STD3 160
ECO4 300 STD4
Medidas; G1/8 a G1
Equipos